由于制药业的快速发展，抗生素的过度使用已成为全球水质恶化的主要因素之一，对生态可持续性和公共卫生构成了紧迫的挑战[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]]。环丙沙星（CIP）作为一种第二代氟喹诺酮类抗生素，被广泛用于治疗各种细菌感染，包括由大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和志贺氏菌引起的感染[[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]]。然而，由于其显著的化学稳定性和抗生物降解性，CIP很难通过传统的废水处理方法去除。因此，CIP在水生生态系统中的广泛存在可能对生态系统和人类健康造成不可修复的伤害[[16], [17], [18], [19], [20]]。因此，开发高效且可持续的策略来去除水中的CIP至关重要。
光催化降解技术利用太阳能并采用环境友好的氧化过程，被认为是解决抗生素污染问题的有前景的方法。最初由Yu等人提出的S型光催化系统因其独特的电荷传输路径而受到广泛关注，该路径有助于促进电荷分离并维持光生空穴的强氧化能力，从而在抗生素降解方面展现出巨大潜力[[21], [22], [23]]。在报道的各种S型光催化剂中，基于g-C3N4的材料被认为是最有前途的候选者之一，因为它们具有较高的导带电位、对可见光的响应性以及较大的反应表面积[[24], [25], [26]]。然而，g-C3N4与氧化半导体之间的有机-无机界面往往导致界面相互作用减弱，阻碍了电荷迁移，并使S型结构转变为传统的II型异质结。
先前的研究表明，合理的几何界面接触是设计高效S型光催化剂的有效策略[27,28]，这些研究揭示了S型异质结中的界面工程通过精确的化学键和跨维度的形态演变来增强电子耦合、扩大界面接触并优化电荷传输。例如，Zhang等人[29]通过自组装制备了一种新型的2D/2D片层堆叠TpPa-1-COF/g-C3N4 S型光催化剂，证明了2D/2D片层堆叠结构显著促进了界面电荷传输，从而提高了催化剂的光催化活性。Yang等人[30]合成了一系列基于g-C3N4的S型光催化剂，包括1D/2D片层交叉棒状异质结、2D/2D片层交叉棒状异质结和3D/2D框架堆叠异质结结构，其中2D/2D片层交叉棒状结构在降解抗生素污染物方面表现出最佳的光催化活性。这些研究表明，S型光催化剂的形态对其界面电荷传输和光催化降解能力有显著影响，这些独特结构不仅扩大了接触面积，还提高了电荷分离效率。此外，为了加速界面S型电荷传输过程，还将在S型异质结构中整合了基于碳、金属和有机分子的电子桥[[31], [32], [33], [34]]。例如，在我们之前的工作中[35]，在WO3/g-C3N4界面引入了电子转移介质，作为电子桥来加速界面S型电荷迁移，而无需引入额外的接触点。尽管已经验证电子介质可以加速界面S型电荷迁移，但建立直接的界面S型传输通道仍然是一个重大挑战。
目前，化学键桥的系统性发展已经取得了显著进展，成为改善S型光催化剂界面电荷传输的直接途径[36,37]。Yang等人[38]通过引入C-S键改进了ZnIn2S4/g-C3N4 S型系统的界面微电子环境，证明了C-S键的杂化轨道作为有效的直接电荷传输通道，可以操控光激发电荷的动力学。此外，Fan等人[39]引入了基于C-Se化学键的离子插层概念，以产生内部电场，从而促进了有效的S型传输机制。在利用含碳原子的化学键的S型系统中，g-C3N4作为光氧化组分，但这加剧了其本身的弱氧化能力，并对还原催化剂提出了严格要求。此外，g-C3N4中的氮原子孤对作为电子供体，显著贡献了其导带电位。这有助于其与金属形成金属-N键，同时具有最小的空间限制，保持了金属氧化物的强氧化能力和g-C3N4的还原能力[40,41]。受这些发现的启发，预计具有特殊结构的界面金属-N键结合g-C3N4基S型系统将结合小界面传输阻力、短表面传输距离、大界面接触面积和强氧化还原能力等优点，用于设计高效光催化剂。然而，这类系统仍然很少被报道。
在这项研究中，通过改进的MIL-88/g-C3N4策略成功合成了一种新型的2D/1D片层交叉棒状配置的g-C3N4/Fe2O3 S型异质结，该异质结具有Fe-N化学键（CNF），显示出优异的可见光驱动的CIP光催化降解性能。在MIL-88的热转化过程中，g-C3N4层作为支架防止了棒状结构的崩塌，并提供了-NHx基团与Fe的配位，从而形成了Fe-N化学键。独特的2D/1D片层交叉棒状结构与Fe-N化学键相结合，协同促进了CNF内部、表面和界面区域的电荷迁移。具体而言，2D/1D片层交叉棒状结构减少了电荷从内部传输到界面的路径，而Fe-N化学键为g-C3N4的价带空穴和Fe2O3的导带电子提供了直接的界面传输通道。因此，CNF内的光生电荷通过S型电荷传输机制高效迁移，显著提高了CIP的光催化降解活性。
